玻璃摩天大楼:对建筑环境的危害

玻璃摩天大楼:对建筑环境的危害

纽约市长比尔·德布拉西奥已经宣布该摩天大楼玻璃和钢制成的“在我们的城市或我们的地球没有地方了。”他认为,他们的能源效率低下的设计导致了全球变暖,并坚持认为他的政府将限制玻璃幕墙的高层发展在城市。

对于大型建筑来说,玻璃一直是一种不太可能的材料,因为在室内控制温度和眩光变得非常困难。事实上,直到20世纪中期,随着空调技术的进步和廉价而丰富的能源的获得,全玻璃外墙的使用才成为可能。研究表明平均而言,空调办公室的碳排放量比自然通风或机械通风的办公室高60%。

作为的一部分我的研究在可持续建筑中,我研究了历史上建筑物中玻璃的使用。最重要的是,有一件事是清楚的:如果建筑师多注意用玻璃建造建筑物的困难,现代玻璃摩天大楼所造成的巨大环境破坏是可以避免的。

热量和眩光

纽约的联合国秘书处建于1947年至1952年之间,是最早的带有玻璃幕墙的全空调大楼,不久之后,公园大道的利华大厦(Lever House)也建成了。空调使这座经典的玻璃摩天大楼成为世界各地高层写字楼开发的典范——甚至在迪拜和悉尼这样的热点地区也是如此。

联合国秘书处大楼。
联合国的照片
联合国秘书处大楼。

然而,早在19世纪,欧洲的园艺学家就深刻地认识到,要保持玻璃建筑内的温度稳定是多么困难——他们建造了巨大的热屋来存放自己的藏品。他们想要维持维持外来植物生长所需的高温环境,并为此设计了大量的技术解决方案。

早期的中央供暖系统使用蒸汽或热水,有助于保持室内空气的湿热。玻璃在夜间被隔热材料覆盖以保持热量,或者只在南面与隔热更好的墙壁一起使用,以吸收和保存中午太阳的热量。

水晶宫殿

当玻璃结构转变为人类居住的空间时,新的挑战是保持室内足够的凉爽。即使在英国温和的气候条件下,防止玻璃建筑过热也非常困难。海德公园的水晶宫是1851年为举办世界工业博览会而建造的临时展馆恰当的例子

维多利亚女王在伦敦水晶宫开幕的油画
Thomas Abel Prior/Wikimedia Commons
维多利亚女王于1851年在伦敦水晶宫开幕的油画。

水晶宫是第一个专门为人类使用而设计的大型玻璃建筑。它是由德文郡公爵查兹沃斯庄园的首席园丁约瑟夫·帕克斯顿(Joseph Paxton)根据自己建造木框玻璃屋的经验设计的。

尽管在当时被认为是一个冒险的想法,组织者决定在一个巨大的温室里举办展览,因为没有更实际的选择。由于其模块化结构和预制部件,水晶宫可以放在一起在不到10个月的时间内——对于组织者的最后期限来说是完美的。

为了解决展品过热和暴露在过多阳光下的问题,帕克斯顿采用了少数几种方法冷却方法可用时间:遮阳;自然通风;最终将部分玻璃完全移除。几百个巨大的百叶窗被安置在大楼的墙内,每天都要由服务员手动调整几次。

尽管采取了这些预防措施,过热还是在1851年夏天成为了一个主要问题,并且经常成为日报评论的主题。一个记录数据分析1851年5月至10月间水晶宫内的温度极不稳定。建筑强调了——而不是降低了——夏季的最高温度。

水晶宫温度的时间轴
亨瑞克Schoenefeldt。作者提供了
水晶宫温度的时间轴,1851年5月到10月。

这些挑战迫使组织者暂时拆除了大面积的玻璃。这一过程重复了几次,之后部分玻璃被永久性地替换为帆布窗帘,窗帘的开启和关闭取决于太阳的温度。当水晶宫作为一个受欢迎的休闲公园重新矗立在伦敦郊区时,这些问题依然存在——尽管设计上的改变是为了改善通风。

芝加哥的玻璃

这些困难并没有使芝加哥的开发商们在19世纪80年代和90年代建造第一代高玻璃办公大楼时感到不安。颇具影响力的建筑师路德维希·密斯·凡·德罗(Ludwig Mies van der Rohe)设计的著名建筑,如皇冠大厅(1950- 1956)或湖岸大道公寓(Lakeshore Drive Apartments)(1949),在设计时也没有安装空调。相反,这些建筑在夏天主要依靠自然通风和遮阳来调节室内温度。

在皇冠大厅,每一个玻璃墙的隔间都配备了铁挡板,印度理工学院建筑学院的学生和工作人员必须手动调节,以创建交叉通风。百叶窗也可以用来防止眩光和减少热增益。然而,这些方法不能达到现代舒适的标准。这座建筑,以及其他许多具有类似功能的建筑,最终都进行了空调改造。

芝加哥的皇冠大厅
Flickr yusunkwon
芝加哥的皇冠。

然而值得注意的是,早期的玻璃建筑并不是为了提供密封的、气候可控的空间。架构师不得不接受室内温度会随着室外天气的变化而变化,使用这些建筑的人都小心地穿着适合这个季节的衣服。在某些方面,这些环境与维多利亚时代的有盖拱廊和市场相比,与21世纪的玻璃摩天大楼有更多的相似之处。

成为climate-conscious

现实情况是,玻璃建筑的明显缺陷很少得到应有的关注。一些早期的评论家提出反对意见。也许最直言不讳的是瑞士建筑师勒·柯布西耶(Le Corbusier),他在20世纪40年代末对联合国秘书处的设计发起了攻击,认为其巨大而无保护的玻璃表面不适合纽约的气候。

但太多时候,历史学家和建筑师关注的是玻璃建筑的美学品质。尤其是水晶宫,是描述作为玻璃和铁的新兴建筑的原始标志。但实际上,大部分玻璃都被帆布覆盖,以阻挡强烈的阳光和热量。同样,芝加哥早期的玻璃塔光滑的玻璃外墙也被打开的窗户和百叶窗打破。

迫切需要以一种环境现实主义的眼光重新审视城市建筑。如果德布拉西奥呼吁建造一个更关注气候变化的建筑的愿望得以实现,那么未来的建筑师和工程师必须具备对材料——尤其是玻璃——的深入了解,其程度不亚于19世纪园丁所掌握的材料。

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